Estrela errante pode ter causado estranho desaparecimento de corona de buraco negro

Há dois anos, os astrônomos observavam confusos como a corona de um buraco negro supermassivo desaparecia rapidamente de vista para reaparecer alguns meses depois. Novas pesquisas sugerem que este estranho episódio foi causado por uma estrela errante.

Os buracos negros supermassivos ficam localizados nos centros das galáxias e, como os buracos negros comuns, eles não emitem nenhuma luz. Dito isto, eles são frequentemente cercados por um anel giratório de gás, chamado de disco de acreção, que faz com que seu entorno brilhe bastante. As coronas – halos de partículas de alta energia que geram luz de raios-x – também denunciam a presença de buracos negros supermassivos, já que esta radiação pode ser detectada a partir da Terra.

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Em 2018, desapareceu a corona de um buraco negro supermassivo no núcleo de 1ES 1927+654, uma galáxia localizada a cerca de 100 milhões de anos-luz de distância.

“Esperamos que mudanças de luminosidade tão grandes devesse variar em prazos de muitos milhares a milhões de anos”, explicou Erin Kara, co-autora do novo estudo e professora assistente de física no MIT, em um comunicado à imprensa. “Mas neste objeto, vimos [sua luminosidade cair] em 10.000 vezes durante um ano, e chegou a mudar por um fator de 100 em oito horas, o que é totalmente inédito e realmente estonteante”.

Concepção artística mostrando a corona destruída e a fenda que separa o buraco negro do disco de acreção. Imagem: NASA/JPL-Caltech

Então, ao longo dos meses seguintes, a corona de raios-x voltou a ser vista, brilhando tão intensamente quanto antes. Kara disse que é a “primeira vez que vemos uma corona desaparecer primeiro, mas depois também se reconstruir, e estamos observando isso em tempo real.”

É importante ressaltar que, como o novo artigo no Astrophysical Journal Letters aponta, os astrônomos detectaram um clarão excepcionalmente brilhante pouco antes do início do escurecimento da corona. Como registrado pelo All-Sky Automated Survey for Super-Novae (ASSASN), este flash era cerca de 40 vezes mais brilhante que a luminosidade normal da galáxia. Alertados para o evento, astrônomos em vários outros telescópios começaram a estudar este núcleo galático ativo, observando-o em outros comprimentos de onda, incluindo ótico e ultravioleta.

Foi somente depois desta explosão bastante intensa que a corona do buraco negro começou a desaparecer de vista. Eventualmente, “ela se tornou indetectável, o que nunca vimos antes”, disse Kara no comunicado de imprensa do MIT.

Como o novo artigo sugere, este ato de fuga aconteceu porque o buraco negro não estava mais engolindo material nas proximidades, e seu fornecimento de alimentos, por assim dizer, havia sido repentinamente cortado. Para explicar isso, os pesquisadores postularam uma teoria na qual uma estrela colidiu com o buraco negro.

Neste cenário, a estrela errante, depois de ter sido retirada de sua órbita habitual por algum evento, atirou-se em direção ao buraco negro e foi despedaçada por sua intensa atração gravitacional, causando a dispersão de detritos através do disco de acreção. Estes detritos, que se moviam rapidamente, dispersaram parte do gás, criando um espaço temporário entre o buraco negro e o disco de acreção.

“Normalmente não vemos variações como esta na acreção de buracos negros”, disse Claudio Ricci, principal autor do estudo e astrônomo da Universidade Diego Portales em Santiago, Chile, em uma declaração da NASA. “Foi tão estranho que a princípio pensamos que talvez houvesse algo de errado com os dados. Quando vimos que era real, foi muito animador. Mas também não tínhamos ideia com o que estávamos lidando; ninguém com quem conversamos tinha visto algo assim.”

Posteriormente, esta lacuna foi fechada, e a corona voltou à ação, de acordo com esta teoria.

A hipótese da estrela errante se encaixa bem com as observações, mas não é um caso totalmente resolvido. Os astrônomos não foram capazes de explicar, por exemplo, por que o escurecimento parece ter acontecido em rajadas, em vez de uma decadência gradual. Há também o papel das linhas do campo magnético do buraco negro a considerar, o que pode desempenhar um papel importante tanto na geração como no suporte das coronas de alta energia.

“Este conjunto de dados tem muitos enigmas”, disse Kara. “Mas isso é animador, porque significa que estamos aprendendo algo novo sobre o universo. Achamos que a hipótese estelar é boa, mas também acho que vamos analisar este evento por um longo tempo.”